(57)【要約】【課題】整合時間を短くし、チャネル切り替え時間を短縮させ通信の即応性を確保することのできる自動インピーダンス整合方法を提供することにある。【解決手段】送信機に接続された自動インピーダンス整合回路の負荷として所要の特性を有する一つのアンテナが接続され、このアンテナに対し、複数の整合回路のうちの一つの整合回路で、最初のインピーダンス検出出力と、更に、この整合回路の可変素子の回路定数を一時的に所定の基準位置から小変化させた次のインピーダンス検出出力を得て、当該次のインピーダンス検出出力が最初のインピーダンス検出出力に比べて減少方向であるか否かに従って整合可否の予測処理を行い、予測処理の結果、整合否と予測処理されたならば当該整合回路を整合動作対象から排除し、一方、整合可能と予測処理されたならば当該整合回路を整合動作対象として、選択するプリ整合処理方法である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機の出力信号を一つのアンテナにインピーダンス整合させるために複数の整合回路を用いた自動インピーダンス整合回路が備えられ、前記複数の整合回路に対し前記インピーダンス整合の動作をさせることによる自動インピーダンス整合方法であって、
前記送信機に接続された前記自動インピーダンス整合回路の負荷として所要の特性を有する前記一つのアンテナが接続され、
該アンテナに対し、前記複数の整合回路のうちの一つの整合回路で、最初のインピーダンス検出出力と、更に、該整合回路の可変素子の回路定数を一時的に所定の基準位置から小変化させた次のインピーダンス検出出力を得て、
当該次のインピーダンス検出出力が前記最初のインピーダンス検出出力に比べて減少方向であるか否かに従って前記整合可否の予測処理を行い、
該予測処理の結果、整合否と予測処理されたならば当該整合回路を整合動作対象から排除し、一方、整合可能と予測処理されたならば当該整合回路を整合動作対象として、選択するプリ整合処理をし、
該プリ整合処理により選択された当該整合動作対象の整合回路に対して前記インピーダンス整合の動作を行うことを特徴とする自動インピーダンス整合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機の高周波信号出力の出力インピーダンスを負荷であるアンテナインピーダンスに自動整合させる自動インピーダンス整合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術は、送信機と、整合器と、空中線が順に直列接続され、整合器では、送信機と空中線のインピーダンス差を示すＺ信号と、送信機と空中線のインピーダンスの位相差を示すφ信号の各をゼロにし、この整合動作の後、次に進行波電力と反射波電力の比として電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を算出及び最良点探索を行い、これが最良値となるように整合動作が繰り返されて整合精度を向上させるものであった。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１６２７５７号公報（第３頁、図１）
【０００３】
図２に従来の接続機器及び自動インピーダンス整合回路例を示す。
図２において、１は電力・インピーダンス検出回路、２は整合回路Ａ、８は整合回路Ｂ、３Ａ、３Ｂは可変キャパシタ（ＶＣ）、４Ａ、４Ｂは可変インダクタ（ＶＬ）、５Ａ、５Ａ’、５Ｂ、５Ｂ’は固定キャパシタ（Ｃ）、６はＣＰＵ、７は可変素子駆動回路、１０は送信機、１１は送信機とアンテナの間に有する自動インピーダンス整合回路、１２−１及び１２−２は特性の異なる各アンテナである。
送信機１０から出力される送信出力信号は電力・インピーダンス検出回路１に入力され、ここで検出される電力・インピーダンス信号は、進行波電力レベルを示すＰｆ、反射波電力レベルを示すＰｒ、及び電力・インピーダンス検出回路１から整合回路Ａ２又は整合回路Ｂ８を含めて負荷側アンテナを見たときのインピーダンス（Ｚ）の抵抗成分を示すＲ、インピーダンス（Ｚ）のリアクタンス成分を示すφである。これらの電力・インピーダンス信号はＣＰＵ６へ渡され、そこで整合動作のための演算処理が行われる。
更に、送信機１０からは周波数情報及び起動信号が出力されＣＰＵ６へ入力される。ＣＰＵ６からは演算処理の結果として可変素子駆動信号ａ、ｂが出力され可変素子駆動回路７へ入力される。可変素子駆動回路７からは、整合回路Ａ２又は整合回路Ｂ８に有する可変キャパシタ３Ａ又は３Ｂ（ＶＣ）を機械的駆動する機械的駆動信号ａ’と可変インダクタ４Ａ又は４Ｂ（ＶＬ）を機械的駆動する械的駆動信号ｂ’として電圧・電流に変換されて整合回路Ａ２又はＢ８へ供給する。
電力・インピーダンス検出回路１を通過した送信出力信号は整合回路Ａ２又はＢ８に入力され、整合回路Ａ２又はＢ８では可変キャパシタ３Ａ又は３Ｂ（ＶＣ）及び可変インダクタ４Ａ又は４Ｂ（ＶＬ）がＲ、φのインピーダンス誤差量が最小になるように制御される。
次に、電力・インピーダンス検出回路１で検出される進行波電力Ｐｆと反射波電力ＰｒがＣＰＵ６へ入力され、ここでＰｆ、Ｐｒの比として得られる電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を算出して、これが規定値（機器仕様書の値）以下となるように整合精度を上げるような整合動作が繰り返される。
このようにして整合動作を完了させれば、送信機１０の出力インピーダンスとアンテナ１２−１又は１２−２のインピーダンスを整合回路Ａ２又はＢ８の整合動作によって整合させることになり、送信機１０の送信出力信号は整合回路Ａ２又はＢ８を経由することによってアンテナ１２−１又は１２−２へ反射を抑えて効率よく伝達される。
【０００４】
図２に示した整合回路Ａ２又はＢ８の回路素子とその接続回路だけでは、用いるアンテナの全インピーダンス範囲をカバーし得ないことがある。特に短波帯の無線周波数を放射させるアンテナを複数用いたシステムでは、アンテナインピーダンスがアンテナ毎に大きく、その値が異なり、構成の異なる複数の整合回路を備え、これを切替えて整合をとるような装置であった。
このような場合は、図２に示した整合回路Ａ２の固定キャパシタ（Ｃ）５Ａから容量の異なる５Ａ’に切替え整合回路Ａ’とし種類を増やとか、整合回路Ｂ８の固定キャパシタ（Ｃ）５Ｂから容量の異なる５Ｂ’ に切替え整合回路Ｂ’ とし種類を増やとかによりインピーダンス整合範囲の拡大化が図られ、用いるアンテナの全インピーダンス範囲を精度を上げてカバーすることができる。これらの整合回路の素子の組み合わせとその接続を変えて切替えることによって、第１番目の整合回路、第２番目の整合回路・・・第ｎ番目の整合回路のようにして複数種の整合回路が備えられる。
なお、整合回路Ａと整合回路Ｂの切り替え制御は、ＣＰＵ６からの制御信号（ｃ）によって行われ、整合回路Ａ２の固定キャパシタ（Ｃ）を５Ａから５Ａ’に切替えるには制御信号（ｄ）によって行われ、同様に整合回路Ｂ８の固定キャパシタ（Ｃ）を５Ｂから５Ｂ’ に切替えるには制御信号（ｄ）によって行われる。
【０００５】
以上の回路によるインピーダンス整合の動作として、その処理手順の方法を図３フローチャートに示した。
先ず、送信機１０からＣＰＵ６に対し周波数情報及び起動信号が渡されるとインピーダンス整合の動作開始となる。以下、１番目の整合回路を指定するステップ（Ｓ１００）、電力・インピーダンス信号（Ｐｆ、Ｐｒ、Ｒ、φ）を検出するステップ（Ｓ１１０）、インピーダンス信号（Ｒ、φ）の誤差量が最小となる演算処理するステップ（Ｓ１２０）、ＶＬ、ＶＣへ駆動信号（ａ’、ｂ’）を出力するステップ（Ｓ１３０）、ＶＬ、ＶＣが所要量に変化するステップ（Ｓ１４０）、インピーダンス信号（Ｒ、φ）の誤差量最小化を判定するステップ（Ｓ１５０）、判定結果Ｎ（否）ならＶＬ、ＶＣの各値が最終値であるかの判定ステップ（Ｓ１８０）へ進み、Ｓ１８０の判定結果Ｎ（否）であればＳ１１０に戻り、Ｓ１１０〜Ｓ１５０、Ｓ１８０が繰り返されるループ処理があり、Ｓ１５０の判定結果Ｙ（合）なら次に電力信号（Ｐｆ、Ｐｒ）からＶＳＷＲを算出するステップ（Ｓ１６０）へ進み、更に算出されたＶＳＷＲが規定値以下であるかを判定するステップ（Ｓ１７０）、Ｓ１７０の判定結果Ｎ（否）ならＳ１８０へ戻り、Ｓ１７０での判定結果Ｙ（合）ならインピーダンス整合完了とする。
ここで、Ｓ１１０〜Ｓ１８０のステップによる処理フローは、一つの整合回路でのインピーダンス整合の動作の処理範囲であり、これをまとめてＳ１０とする。
なお、Ｓ１８０がＹ（合）なら当該番目の整合回路から次の番目の整合回路へ切替えするステップ（Ｓ１９０）へ進み、更にＳ１１０に戻るループ処理となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上説明した、整合回路の切り替え順位は、ＣＰＵ６に備えた読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）のメモリテーブルに予め切り替え順番をチャネル周波数毎に記憶しておき、１番目の整合回路で整合がとれないときは、２番目というように順次切替えて一通りの整合動作を行う。この場合、各整合回路における整合動作は整合合否の結果が出るまで所要の時間をかけて詳細手順の最後まで行っている。
従ってＲＯＭテーブルの最後の順番の整合回路で始めて整合（合）となるような負荷インピーダンスのときは、整合時間が長くなるという問題があった。
例として、整合回路が６番目の回路迄あって、６番目の回路でしか整合がとれないような負荷インピーダンスの場合は、１〜５番目の整合回路で整合否と判定するまでの所定の処理の整合動作を継続させるので、１回路当たりの整合動作時間を３秒とすれば、６番目の回路の整合動作に入るまでに１５秒かかってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術の問題点である整合時間が長いことを解決し、整合時間を短くし、チャネル切り替え時間を短縮させ通信の即応性を確保することのできる自動インピーダンス整合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、自動インピーダンス整合方法は、送信機の出力信号を一つのアンテナにインピーダンス整合させるために複数の整合回路を用いた自動インピーダンス整合回路が備えられ、前記複数の整合回路に対し前記インピーダンス整合の動作をさせることによる自動インピーダンス整合方法であって、
前記送信機に接続された前記自動インピーダンス整合回路の負荷として所要の特性を有する前記一つのアンテナが接続され、
該アンテナに対し、前記複数の整合回路のうちの一つの整合回路で、最初のインピーダンス検出出力と、更に、該整合回路の可変素子の回路定数を一時的に所定の基準位置から小変化させた次のインピーダンス検出出力を得て、
当該次のインピーダンス検出出力が前記最初のインピーダンス検出出力に比べて減少方向であるか否かに従って前記整合可否の予測処理を行い、
該予測処理の結果、整合否と予測処理されたならば当該整合回路を整合動作対象から排除し、一方、整合可能と予測処理されたならば当該整合回路を整合動作対象として、選択するプリ整合処理をし、
該プリ整合処理により選択された当該整合動作対象の整合回路に対して前記インピーダンス整合の動作を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を実施すれば、従来の方法での整合時間が最大１８秒であるのに対し、本発明の方法での整合時間が３．５秒程度である。このように整合時間が早く完了するので機械的可動部を有する電子部品に対する電気的、機械的ストレスが軽減され部品の長寿命化ひいては機器の信頼性向上のみならず通信の即応性の面でも向上となり、本発明は極めて有用であり、特殊効果を発揮するものであることは明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の自動インピーダンス整合方法を動作させる回路例は、図２に接続機器と自動インピーダンス整合回路として示したものである。これらの回路の信号の流れを示す回路動作は従来技術として先に説明したのでここでは省略する。
本発明の自動インピーダンス整合方法の実施例は、送信機１０に接続された自動インピーダンス整合回路１１の負荷として所要の特性を有するアンテナ１２−１又は１２−２が接続され、このアンテナ１２−１又は１２−２に対し、整合回路Ａ、Ｂ等の１番目、２番目〜ｎ番目の回路順に一つづつ整合可否の予測処理を行うため、それぞれの番目の整合回路（例えば整合回路Ａ）で、最初のインピーダンス検出出力（Ｒｍ、φｍ）を得て、更に、この整合回路の可変素子（ＶＬ、ＶＣ）の回路定数を一時的に所定の基準位置から小変化させた次のインピーダンス検出出力（Ｒ’ｍ、φ’ｍ）を得て、両インピーダンス検出出力の状態、即ち（Ｒ’ｍ、φ’ｍ）が（Ｒｍ、φｍ）に比べて減少方向であるか否かを見極める演算処理によって整合可否の予測処理を行う。
従って、整合可否の予測処理の結果として、整合否と予測処理されたならば当該番目の整合回路を整合動作対象から排除し、整合否と予測処理された当該番目の次の整合回路（例えば整合回路Ｂ）へ切替えられ、他方、整合可能と予測処理されたならば当該番目の整合回路を整合動作対象とした整合動作をプリ整合処理の方法とし、その後、インピーダンス整合の整合動作へ移行させる。
このようなプリ整合処理の方法を設けていれば、予測に要する時間が所定の時間内で行えるような動作の処理とすることができる。
【００１１】
本発明の自動インピーダンス整合方法についてその動作処理がフローチャート図１に示されている。
送信機１０からＣＰＵ６に対し周波数情報及び起動信号が渡されるとプリ整合処理を開始とするステップ（Ｓ１）、１番目の整合回路（例えば整合回路Ａ）を指定するステップ（Ｓ２）、と同時に電力・インピーダンス検出回路１で検出された最初のインピーダンス信号がＲｍ、φｍであったとし、これがＣＰＵに記憶され、更に整合回路Ａに有する可変キャパシタ３Ａ（ＶＣ）及び可変インダクタ４Ａ（ＶＬ）の可変位置を基準位置から２段階程度を小変化させるステップ（Ｓ３）、と同時に、電力・インピーダンス検出回路１で検出された次のインピーダンス信号Ｒ’ｍ、φ’ｍであったとし、これがＣＰＵに記憶され、このＲ’ｍ、φ’ｍ値が先の基準位置でのインピーダンス信号Ｒｍ、φｍの値とでＣＰＵの演算処理によってそれぞれ比較し誤差減少の方向であるかを判定するステップ（Ｓ４）、この誤差減少の方向である判定され整合可能とするステップ（Ｓ５）、一方、誤差減少の方向ではないと判定され整合否とするステップ（Ｓ７）、この整合否とされたとき２番目の整合回路（例えば整合回路Ｂ）に切替えてＳ３へ戻って整合動作を繰り返し行うループとするステップ（Ｓ８）、整合可能とするステップＳ５は進み、その後、プリ整合処理で選ばれた一つの整合回路の番目をＣＰＵに記憶してプリ整合処理終了とするステップ（Ｓ６）、ここまでの処理が整合可否の予測処理を行うステップである。
次にインピーダンス整合の動作（図３のフローチャート上、Ｓ１１０〜Ｓ１８０にあたる）へ移行するステップ（Ｓ１０）、最後にインピーダンス整合完了とするステップ（Ｓ１１）による整合方法である。
なおインピーダンス整合の動作としてのＳ１０（Ｓ１１０〜Ｓ１８０）にあたる説明は前に済まされているので省略する。
以上の整合動作を実施する方法の手順はＣＰＵ６に格納されたソフトウエアプログラムにより演算処理されて、自動的に行われる。これによって整合時間は大幅に短縮される。
プリ整合処理に要する時間は、選択された一つの整合回路当たり７０ｍｓｅｃ程度で済むので、６回路分の組み合わせ例では、４２０ｍｓｅｃ程度となる。プリ整合処理とインピーダンス整合の合計時間は、約３．５秒程度の整合時間で整合が完了される。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明は、複数のアンテナを有し、アンテナインピーダンスが大きく変化する短波帯の移動通信又は固定通信に用いられる無線通信システムに適用されて通信事業等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の自動インピーダンス整合方法のフローチャートである。
【図２】従来技術及び本発明に用いられる自動インピーダンス整合回路例である。
【図３】従来技術の自動インピーダンス整合方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００１４】
１  電力・インピーダンス検出回路
２  整合回路Ａ
３Ａ、３Ｂ  可変キャパシタ（ＶＣ）
４Ａ、４Ｂ  可変インダクタ（ＶＬ）
５Ａ、５Ａ’、５Ｂ、５Ｂ’  固定キャパシタ（Ｃ）
６  ＣＰＵ
７  可変素子駆動回路
８  整合回路Ｂ
１０  送信機
１１  自動インピーダンス整合回路
１２−１、１２−２  アンテナ
Ｓ１〜Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１００〜Ｓ１９０  動作ステップ
【図１】
2005129985.tif 000003
【図２】
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【図３】
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